JPH0234680B2

JPH0234680B2 -

Info

Publication number: JPH0234680B2
Application number: JP61118562A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kamaike
Original assignee: HODAI KAKEN KK
Current assignee: HODAI KAKEN KK
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1990-08-06
Also published as: JPS62277199A; JPH05305300A; EP0252260A1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、湖沼・河川・海底等に堆積している
「ヘドロ」や水中に浮遊している浮泥等の汚泥や
汚濁水を水と分離させ、残留物を固化する汚泥処
理剤に関するものである。

（従来技術の問題点）人口の増加や生産活動の集中化に伴ない、湖
沼・河川・海底の汚染が進み、現在、大きな社会
問題となつている。汚染は、環境保全上有害な汚
泥の堆積に始まり、水の富栄養化を進行させ一層
拡大していく。このため環境の改善には、この汚
泥の処理が不可欠である。

汚泥処理には、大別すると、堆積した汚泥を浚
渫して取除く除去処理と汚泥を堆積させた状態の
まま封じ込める封込処理とがある。

除去処理には、陸上げした汚泥や汚濁水を自然
沈澱・天日乾燥する工法と汚泥や汚濁水を脱水機
等で脱水する工法とがあるが、自然沈澱・天日乾
燥の場合では、汚泥や汚濁水を受入れるための広
大な処分地が必要となるため、国土の狭い我国で
は処分地の確保が難かしく、仮に処分地が確保で
きたとしても、悪臭や汚泥・汚濁水の遺漏対策等
の管理に完全を帰すことが困難である。

又、脱水機を用いる場合でも、沈澱→濃縮→消
化→調質の前処理が必要であり、脱水後の残留汚
泥物質即ち脱水ケーキの含水率が80〜90％になる
に過ぎないため、脱水ケーキを更に、乾燥→焼却
→処理する後処理が必要となる。

然も、分離された水は汚泥を構成する微粒子を
多量に含む汚濁水であるため、この後処理も必要
となり、広域にわたる膨大な汚泥や汚濁水を大量
に処理するには大規模な設備を必要とする。

他方、封込時間は、堆積汚泥の表層を良質の土
砂或いはコンクリートで覆う工法であつて、水中
作業となるため、却つて、汚濁水を拡大生成する
こととなり、汚染が拡大する。従つて、広域にわ
たる汚泥の処理には不向きである。又、水底を覆
うため生態系の破壊を促進することにもなる。特
に封入処理は汚濁水の処理が不能であることが大
きな欠点である。この点、除去処理の方が実際的
である。

除去処理に問題があるのは、汚泥中に親水コロ
イドが多く含まれているからである。このため、
汚泥は強い保水性を有し所謂水切れが悪いため処
理が困難となつている。即ち、汚泥は一般に、蛋
白質、炭水化物、脂肪酸、炭化水素等の有機物が
主体を成し、ミクロン又はそれ以上の微粒子、オ
ングストローム単位の有機微粒子で構成されてい
る。

この有機微粒子は湖沼等の水中に於てコロイド
状態に在り、普通、負荷電であり、且つその多く
が親水性で一部が疎水性である。

ここで微粒子の親水性とは、微粒子の周囲に水
分子が付着し、恰も、有機微粒子が水の殻で覆わ
れた形態にあつて、微粒子が水分子を拘束して、
水分子が自由に離脱できない状態をいい、かかる
状態の粒子を以下、「親水粒子」という。

又、微粒子の疎水性とは、微粒子が水分子を拘
束していない状態をいい、かかる状態の粒子を以
下、「疎水粒子」という。

質量の大きな微粒子は自然に沈澱して水底に堆
積して所謂汚泥層を成すが、質量の小さな微粒子
は沈澱せず何時迄も浮遊する。

これは、複数の親水粒子が疎水粒子を挟込んで
疎水粒子をも沈み難くして一緒に浮遊するため
と、疎水粒子同士が同性荷電（負）の相互反発に
よつて分散状態を堅持するためであると考えられ
る。

（発明の目的）本発明は、有機物を主体とする汚泥を疎水化す
る汚泥処理剤の提供を目的とするものである。

（発明の構成）本発明の汚泥疎水化剤は、３価の鉄塩と３価の
アルミニユウム塩と１価のカリウム塩とを主成分
とし、更にアルミナカリウム塩を補助剤として加
え、この合計重量の６乃至７倍の溶媒水に溶解し
て成るものである。

３価の鉄塩や３価のアルミニユウム塩は、汚泥
を凝集させる作用を主として果す。

補助剤としてのアルミナカリウム塩は、アルミ
ノ硫酸塩及びカリウム硫酸塩の複塩であり、この
うちアルミノ塩が解離してイオン化して、凝集作
用を発揮する。他方、カリウム塩は、解離し難
く、正荷電物質として疎水化作用を発揮する。

尚、１価のカリウム塩は、凝集効果としては殆
んど期待できないが、汚泥粒子を疎水化させる作
用を果す。一方、正荷電を有する汚泥粒子に対し
て凝集剤として作用する。

（作用）本剤の主成分は正荷電の無機金属塩である。本
剤は、イオン価の異なる物質を配合処方し、同じ
溶媒水中に溶解して１液にまとめ、単一物質の溶
液では効果が期待し得ない相乗効果の利点を利用
しており、これを汚泥に投入添加して撹拌した上
で放置すると、正荷電の無機金属塩と汚泥を構成
する負荷電の微粒子とが、互いに異性荷電による
静電気の相互誘引作用により衝突して結合するこ
とにより不溶性の金属塩となる。

即ち、本剤が粒子の親水基を減滅させ、親水粒
子を完全に近く疎水化して行くのである。

本剤は、粒子の負の荷電を失わせてクーロン力
による粒子間の相互斥力を減じ、同時にフアンデ
ルワールス力による粒子間の相互引力が強化され
て、粒子周囲に水和している水分子を自由水とし
て溶媒水に放出し分離せしめる（疎水化）。

同時に疎水化された疎水粒子及び当初から疎水
状態に在つた疎水粒子（負荷電）は、正荷電微粒
子（無機金属塩）との結合により電気的に中和し
て荷電を失う。

荷電を失つた微粒子には互いに吸着し合う性状
変化（粒子間引力）が起こる。

この粒子間引力の強化による粒子同士の吸着圧
力により、それまで同性荷電により互いに反発し
分散していた微粒子が次第に結合し質量の大きな
粒子へと成長して行く（凝結凝集反応）。

粒子が成長して、水の浮力及び水の上昇対流に
抗する迄になると、沈降して疎水粒子が集合した
沈澱物となる。

この沈澱物は、粒子間引力により更に自然脱水
されて行き（撥水性）、時がたつに従つて、固く
締りがよくなつて行く。

これは、沈澱物中の有機質粒子が、粒子間引力
による粒子質量の増大と粒子間距離の短縮とによ
つて、更に粒子間引力が強くなつて行き、粒子間
に介在していた水分子が排斥され、外からの水分
子の介入が阻止されるためである。

従つて、再び、親水性を取り戻すことはできな
い。

一方、沈降現象が見られなくなつたときの上澄
は肉眼で混入物が全く視認できない程度に澄んだ
清澄となる。

この上澄を取除いた後、沈澱物を自然状態に放
置すると約24時間程度で乾固した団塊状となる。
乾固が早いのは、単に水分の自性蒸発だけでな
く、団塊を構成する微粒子間に働く相互吸着作用
（フアンデルワールス力）によつて、水分子が強
制的に追い出されるからである。

（実施例）本発明の汚泥疎水化剤は、３価の鉄塩と３価の
アルミニユウム塩と１価のカリウム塩とを主成分
とする。

３価の鉄塩としては、 Fe₂（SO₄）₃、３価のアルミニユウム塩としては、
Al₂（SO₄）₃、１価のカリウム塩としては、 KCl を用い、補助剤として、アルミナカリウム塩（複塩）
即ち、KAl（SO₄）₂ を用いる。

そして、これら各塩類の合計重量の６乃至７倍
の溶媒水に溶解して本剤を得る。

本剤は、イオン価の異なる物質の効果上の特性
を実証実験により確認した結果、これらの物質を
配合処方し、同じ溶媒水中に溶解して１液にまと
めることができた。

本剤の原材料は、常温においては取り扱い難
い、粉状や液状であるが、１液としてあるので、
運搬や現場における使用に当つて、定量ポンプに
よる注入や取り扱い及び保管上極めて有利であ
る。

主成分の配合割合は、対象とする汚泥組成に応
じて適当に調合することになる。

この場合、各塩類とも40％程度、配合比率が変
化することもあり得る。

例えば、霞ケ浦の汚泥に対する本剤の基準的配
合割合は次の通りである。

本剤１製造するに要する基剤鉄塩 ……46％約66ｇアルミニウム ……31％約44ｇカリウム塩 ……16％約23ｇアルミナカリウム塩 ……７％約10ｇ本剤の使用方法は、汚泥・汚濁水に本剤を適量
投入添加して単に撹拌するだけである。

例えば、汚泥30％濃度の汚濁水に対しては、汚
濁水１立方メートルに当り、本剤を約4.5投入
して約30秒間撹拌すれば足り、撹拌後はそのまま
放置するだけで、上記凝結凝集反応によつて汚泥
中の水分子が排斥される。

本剤を更に効果あらしめるためには、カチオニ
ツク高分子剤、水酸化カルシユウム及びアニオニ
ツク高分子剤等を補助剤として用いるとよい。

上記例で引き続き説明すると、先ず、カチオニツク高分子剤を約2.5投入し
て約30秒間撹拌する。

カチオニツク高分子剤を添加する理由は、汚泥
中の微粒子の中には正荷電金属塩に反応し難いも
のが存在する場合もあり得るので、この種の微粒
子に反応し易い高分子剤を本剤の投入前に添加す
ることによつて疎水化を果すためである。

これによつて、爾後の本剤の添加と相俟つて、
全ての負荷電微粒子に作用を及ぼしめることがで
きる。

次に、本剤を約4.5投入して同じく約30秒間
撹拌する。

カチオニツク高分子剤及び本剤の添加により、
凝結凝集反応が始まる。

次いで、水酸化カルシユウムを約360ｇ投入し
て約30秒間撹拌する。

水酸化カルシユウムを投入するのは、正荷電金
属塩の添加によつて水中の水素イオン濃度が上つ
て（PH値が下がる）反応が鈍くなるので、この水
素イオン濃度を下げる（PH値を上げる）ためであ
る。これによつて、円滑に反応が行なわれる。

最後にアニオニツク高分子剤を約2.9投入し
て約30秒間撹拌する。

アニオニツク高分子剤の添加により、凝集フロ
ツクが大きくなつて、沈澱速度が早められる。

このように、本発明の汚泥疎水化剤を用いれ
ば、汚泥や汚濁水に本剤を適当量投入添加して、
撹拌するだけでよいから、簡単な設備と作業で大
量の汚泥が効率良く処理することができる。

特に、大量の汚泥を処理する場合では、吸引ポ
ンプにて汚泥・汚濁水を吸上げ、パイプを通して
目的箇所（処分地）へ導びき、その途中で、流水
中の汚泥密度を測定し乍ら、適当量の本剤を添加
すると、パイプの中で自然に撹拌が行なわれるた
め、処方地に於て放置するだけで、既述の凝結凝
集反応が進行する。

その場合、処分地が埋立地等の大地であれば一
層作業が容易となる。

けだし、大地の自然濾過作用によつて、水分が
大地に吸収され、残留物のみが地表に残るからで
ある。

残留物は、なお多量の水分を含んではいるが、
疎水化粒子の集りであるので保水力が無く所謂水
切れのよい物質となる。

又、凝結凝集反応は水分が存在する限りやむこ
となく進行するので、微粒子間に存在する水分子
は圧縮により追い出され、約１日で残留物は団塊
状、即ち固形化する。

この時の団塊は、一般の泥が乾固した状態の如
くなり、固さはそれよりも大きい。

又、本剤は汚泥中の親水粒子を疎水粒子に変質
するものであるから、本剤により固形化された残
留物に、再度水を加えても再汚泥化せずに水切れ
が良く、良質の土壌材として埋立、或いは田畑に
も利用できる。

特に、田畑に利用すると、水はけがよいため土
中の通気性が改良されるだけでなく、有機肥料と
して生物の育成を促す等の土壌改良材として有効
に利用することができる。

（発明の効果）上述の如く本発明は、３価の鉄塩と３価のアル
ミニユウム塩と１価のカリウム塩とを主成分と
し、更にアルミナカリウム塩を補助剤として加
え、この合計重量の６乃至７倍の溶媒水に溶解し
て成るものであるから、有機汚泥・汚濁水に投入添加し撹拌するだけの
極めて簡単な作業で、汚泥や汚濁水中の親水粒子
を疎水粒子化でき、極めて迅速に水と固形物とに
分離することができる。

従つて、従来の処理に比べ、作業性に於て優
れ、且つ簡単な設備を整えるだけで大量処理が可
能となり、過速度も約30％程向上し、且つ含水
率も従来に比べて極めて低くなる。このため、後
処理において、焼却処分する場合には、燃料費を
大幅に低減することができる。

又、処理の前後にわたつて、水質汚染、悪臭の
放散、再汚泥化等の二次公害発生の虞れがないた
め、周辺環境の悪化もなく、極めて衛生的に処理
できる。

又、残留固形物は疎水粒子の集りとなるため、
水切れのよい良質の土壌として再利用できるだけ
でなく、有機肥料としても利用できる。

又、水は、混入物が肉眼で視認できない程度に
清澄でき、不溶性成分が地下水や海域を汚泥する
ことなく、そのまま元の湖沼・河川、海等に戻す
ことができるし、上水道等の水資源としても簡単
に供することができる。

又、本剤は安全且つ安価な物質を基剤とし、特
殊な設備等を要せず、然も、処理後の残留固形物
や水の再利用が図れるから、極めて経済的に実施
できる。

更に、本剤の原材料は、常温においては取り扱
い難い、粉状や液状であるが、１液としてあるの
で、運搬や現場における使用に当つて、定量ポン
プによる注入や取り扱い及び保管上極めて有利で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１３価の鉄塩と３価のアルミニユウム塩と１価
のカリウム塩とを主成分とし、更にアルミナカリ
ウム塩を補助剤として加え、この合計重量の６乃
至７倍の溶媒水に溶解して成る汚泥疎水化剤。